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第20章 水上交通篇(2)

目前,不少国家已着手规划未来港口的蓝图。建设在外海的大型单点系泊码头取代一部分现有码头。在这种码头进行装卸作业,风浪对船舶的影响会减少到最低限度。设在港口的码头将广泛配备电子传感系统。当船舶靠离码头时,传感系统将把船与码头之间的距离立即显示在屏幕上,供操纵船舶时参考。在未来的港口,电脑控制航道管制系统具有特殊的作用,船舶在进出港前必须把必要的数据提供给管制中心,在管制中心的指导下,船舶可以顺利地出入港口,不必担心与其他船舶碰撞。

未来的港口,不仅船舶能便利地安全航行,而且,还将把船舶与陆上交通有机地组合成一个整体。

在港口码头,高效的装卸设施与先进的运输管道和高速公路配套成龙,交通运输的节奏明显加快,以旅客运输为例,当客船靠上码头后,直升飞机、高速列车、汽车或客运管道等现代化交通工具,将以最经济合理的方式把旅客舒适地送达目的地。客运码头秩序井然,给新到的旅客以亲切的感觉。

帆船

人类与生俱来的好奇心使得人们总有越过江河、湖泊甚至大海去探索新天地的愿望。正是这些原因促使人类的祖先发明了木筏、独木舟等水上交通工具,并借助帆来利用丰富的风力资源。当然,仅仅靠风驱动是不够的,所以人们还发明了桨。至于帆和桨哪个先出现,现在人们无法确知。不过,从一些古迹上看,桨的出现似乎早些。如果把帆、桨装在独木舟上,就成了最原始的帆船。因为早期的桨也起帆的作用。但这种原始的帆船是很难经得起大风大浪的考验的。对于那些靠海生活的人们来说,就需要造出更大、更结实的帆船。而且船上帆、桨、舵都要具备,使用起来要安全有效。对于那些进行海上贸易的人们来说,对帆船的要求就更高了。

通常人们认为地中海是航海业发展的摇篮。早在公元前3000年,腓尼基人(这是一个以航海闻名的民族)就从地中海航行到爱琴海,从此以后,他们的庞大的商船队又发现了直布罗陀海峡,并航行到了英国。但是,随着考古的发现增多,人们又发现了更早的船只,因而也更新了人们的一些观点。

印度是一个海岸线很长的文明古国,所以印度考古学家在孟买洛塔附近发现世界上最早的港口并不令人吃惊。人们在那儿发现了码头、货栈和218米长、37米宽的船坞。由这些发现,人们可以想象当时印度洋上繁忙发达的帆船运输,并可想象当时庞大的造船工业。所以严格地说,印度洋才是真正的航海摇篮。

早期的帆船,除了用于进行贸易活动,也用作战舰。说是战舰,实际上在早先并没装上火炮,只是用来运送兵马、粮草。

我们不难发现,最初航海业发达的都是一些靠海生活的民族。为了生存,他们将帆船越造越好,以至有了发达的航海业。

航海业兴起的前提是有能经得起风浪的帆船。早期人们对帆船的速度要求并不高,重要的是船要经得起风浪。而这样的帆船一旦产生,人们便可以越过大海去进行贸易、战争或探险。罗马人在他们杰出的统帅朱利叶斯·凯撒和安东尼带领下征服克利奥帕特拉女王的埃及时,其庞大的舰队就是满载兵马粮草的大型帆船队。这种帆船叫加利船,它的动力装置是一块巨大的方形布帆和由100多个奴隶来划的分几层在两侧排列的桨。实际上,古罗马人在公元前400年左右就造出了杰出的加利船特里雷米号。它长42米,有巨大的方形帆,其桨分3层排列在船的两侧,要100多个奴隶来划。

相比之下,北欧的海盗们就没那么幸运了。他们面临的是北海及北大西洋的惊涛骇浪。

险恶的环境对他们的船提出了特别的要求。为适应风向变化,他们将帆变成了活动的。顺风时,把帆横过来作为横帆。当无法顺风航行时,便通过调整帆及船的行进方向使船获得前进的动力。如果进行合适的调整,即使逆着风,船也能前进了。调整后与船行方向平行的帆通常称为纵帆。如果将这两种帆结合起来使用,那么只要有风,船就可以很方便地向任何方向航行了。这些海盗船造得又细又长,除了巨大的方帆,还用40~50名水手划桨,所以这些船跑得特别快,而且可以躲到某些大船进不去的狭窄的水道。这正好是海盗们所需要的。

我国古代的航海业也比较发达。早在秦汉时期,我国已能造出长20多米、宽5.6~8.4米、载重30吨以上的船。

1974年,在泉州发掘出来的宋代的一艘海船,长达34.5米,宽4.4米,深3.27米,排水量达374.4吨,可载重200吨。

郑和是我国著名的航海家。1405年,明成祖派遣他率船队出使西洋。他率领的船队有300多艘船,其中有“宝船”60多艘。所谓宝船,就是大些的船。最大的长44丈(137米)、宽18丈(56米),分4层,约1500吨,可乘400~1000人,为当时世界之最。船队除了17000多人,还满载金银、丝绸、瓷器。庞大的船队浩浩荡荡从江苏太仓浏河启程,于1407年回国。

以后又六下西洋,总共历时28年(1405~1433年),足迹遍布中南半岛、南洋群岛、孟加拉、印度、伊朗、阿拉伯和非洲等地的35个国家和地区,最远到了东非的马达加斯加和索马里。

但是,它对人类历史的影响恐怕还不能与哥伦布的3艘帆船发现美洲大陆比。

信奉地圆学说的哥伦布决定与发现好望角的葡萄牙人迪亚士航行方向相反而向西航行,去寻找印度和中国。他请求西班牙国王“赞助”,得到国王的恩准后,遂于1492年率领3艘全部用帆船装备起来的帆船队开始向西航行。船队的旗船圣·玛丽亚号是长约24米、宽约8米、吃水约2米、重约80吨的木船(这比郑和的船小多了),有3根柱桅杆,前两根挂方横帆,后一根挂三角形纵帆,船头还斜挂一面小型纵帆。哥伦布就率领着这个由小型轻便帆船组成的船队,用了69天横渡大西洋(平均时速约4海里,即7.4千米),到达了今天的巴哈马群岛。哥伦布误以为已经到了印度,于是那里的土著人便糊里糊涂地成了印第安人。

直到1499年,意大利人亚美利哥·维斯普济才证实:哥伦布并没有到印度,他到的是一块“新大陆”。欧洲人于是把这块新大陆称为亚美利加洲,即“美洲”。

自新航线开辟后,从16世纪到19世纪,蔚蓝色的大海上白帆点点,到处航行着美丽的三桅帆船。

帆船的制造技术越来越高,到19世纪初达到了顶峰。帆船造得越来越大,有的帆船的桅杆竟高达50米,仅中间主桅上的布帆就两吨多重。帆船的速度也大大提高了,快速型的时速达到了15海里,最快的时速超过了20海里。

为帆船时代结束划上句号的应当是德国人在1902年造出的名为“普鲁士”号的巨大怪物。它长133.5米,宽16.4米,5根桅杆上各挂6面帆,重达1150吨,最大时速19海里,但是,这艘船实际上是为博物馆造的,因为这时候,用螺旋桨推动的船都已经出现几十年了。

蒸汽机轮船

詹姆斯·瓦特1765年改进纽可曼的蒸汽机导致了工业革命的开始。而蒸汽机作为那个时代最先进的动力装置,很自然地会有人想到将它用到船上。

明轮的出现,使以蒸汽机为动力的船进入实用阶段。说到明轮,有的人可能不知道。实际上明轮的结构并不复杂,有点像我国古代的水车。在一根圆柱形轴上装上蹼板,当整个装置在蒸汽机的带动下转动时,利用蹼板从而使船前进。

首先发明以蒸汽机为动力的明轮式的船的是英国人赛明顿。他在1802年制造出了世界上第一艘蒸汽明轮船“夏洛特·邓达斯”号。其蒸汽机是瓦特式的。这艘船在苏格兰运河上航行了31.5千米。航行虽然成功,但他不太走运。因为明轮掀起的波浪损坏了河堤,这艘具有划时代意义的船被运河管理人扼杀在摇篮中了。

相比之下,美国人罗伯特·富尔顿就幸运多了。他在1803年把锅炉、蒸汽机和明轮装到了内河航行的船舶上。他的努力并不是一次成功的(实际上,几乎没有什么发明是一次成功的)。经过多次失败,最后他的“克莱门特”号取得了成功。这条船长45.7米,宽4米,吃水0.6米,明轮半径0.9米,轮宽0.25米。不仅如此,这条船还装有两片42.6米的帆,蒸汽机只是作为辅助动力,这也是早期这类船的一大特点。这艘船于1807年8月17日在哈德逊河上试航,时速8千米。从那以后,富尔顿便以“轮船发明家”闻名于世。当然,富尔顿并不是第一个制成轮船的人,但是他首先使轮船进入实用阶段,用来运输旅客和货物,并通过这种办法轻而易举地赚回了造船的成本。也正因为这样,所以世界各国竞相开辟轮船的定期航线,并对轮船的制造技术进行改进提高,从而推动了轮船制造业的发展。而“克莱门特”号获得成功后并未隐退,它定期航行于纽约和奥尔巴尼之间的哈得逊河上。

1812年,英国人终于接受了蒸汽明轮船。他们制造了蒸汽明轮的“慧星”号轮船,可是距第一个英国人发明这种船已经10年了。

虽然早期的蒸汽明轮船蒸汽机动力往往只起辅助作用,但它是现代轮船的开始。现代轮船首次来到我国的是1835年来的英国的“查甸轮”。自那以后,到我国航运的外国轮船不断增加。直到1866年3月,由徐寿在安庆建成的我国第一艘轮船“黄鹄”号才下水。这艘船长50余尺,航速为每小时10千米。同年,清政府建福州马尾船政局和江南造船所,以后又陆续建了一些造船厂。但我们知道,到这个时候,两次鸦片战争已经过去了,外国轮船公司垄断了我国的航运业,民族工业很难发展,所以这些造船厂虽然也造出了一些船舰,但总而言之,没有什么建树。直到解放后,被政府扶持,造船业才取得了较快的发展。

螺旋桨船

明轮的发明,虽然是造船技术上的巨大进步,但它自身还有严重的缺陷。一般只适合于内海、河流的渡船,不适合于远洋航行的船只。因为明轮的大部分都暴露在水上,一旦船颠簸得厉害起来,明轮搅到的水就会很少,因而推力很小,甚至风浪大到一定程度会使明轮根本搅不到水或被损坏,从而船只只好被风浪任意摆布了。

用螺旋桨推进的船,最初是由瑞典工程师约·埃尔逊设计成功的。到1838年,英国人史密斯把螺旋桨装在“阿基米德”号船上。在功率为80马力的主机带动下,桨叶把水向后排开,推动这条38米长的船前进,航速达到8节(即时速8海里)。

由于螺旋桨推进器经济性能好,结构简单,坚固耐用,使用它可以提高航速并节省燃烧,而且即使在风浪之中也能继续发挥作用,所以一旦出现便迅速得到了广泛的运用。到19世纪40年代,机动船舶普遍采用了螺旋桨作为推进器。当然,螺旋桨本身的制造技术也在提高。1844年美国人发明的手工操纵调距螺旋桨使得曼利曼克号变得格外灵活机动,从而在1861年的南北战争中取得了海战的胜利。

除了推进装置,动力源也在不断更新之中。首先是富尔顿所用的瓦特式蒸汽机被淘汰了。那种单缸摇臂式往复蒸汽机经过不断改进,成了多级膨胀式的。高压水管锅炉也逐渐取代了早期的圆筒式的苏格兰烟管锅炉。但这些改进远不如蒸汽轮机的发明带来的进步巨大。

1896年,英国人C.帕森斯将他发明的反作用式蒸汽轮机成功地应用于船上。同年,瑞典人C.拉瓦尔发明了冲击式蒸汽轮机。这两种蒸汽轮机都用蒸汽工作,但所用蒸汽的温度和压力都要比以前所用的高得多,它的工作原理就如同风吹动风车使之转动一样。高温高压的蒸汽通过特殊设计的喷嘴,变成强大的高速汽流打在叶轮外缘的叶片的槽上使轮转动,从而带动螺旋桨转动。这种动力装置体积小、重量轻、功率大、效率高,不易损坏。与蒸汽机相比,它没有活塞、连杆等惯性很大的部件运动,因而运转平稳,无振动和噪声,检修起来工作量小。正是由于这些优点,蒸汽轮机一出现便显示出强大的优势,迅速取代蒸汽机而独领风骚。首先安装蒸汽轮机的“和平”号曾特别参加了1897年英国海军的阅舰式,时速达34.5海里,使得在场的人惊得目瞪口呆。自那以后,大型轮船基本上都用蒸汽轮机,已有的船舶也纷纷进行改装。

除了动力装置,造船材料也在发生变化。早期的蒸汽机和明轮是装在木帆船上的。1843年,制造了第一艘铁壳船。1850年以后,逐渐用铁作为造船材料。从此以后,由于新的炼钢法的发明,钢产量迅速增加,钢开始代替铁成为造船材料。比如英国,到1890年,只有8%的是铁船了。

铁制螺旋桨推进器、蒸汽轮机、钢制船壳,这些新技术的出现使得船进入了一个新的时代,这当然还不是终点。内燃机及其他新的动力装置的出现又打破了蒸汽轮机独领风骚的局面,使得船又从一个时代进入另一个新的时代。

中国古代的水密隔舱

宋元时期,海上交通异常繁荣,东来西往的船只不断穿梭于茫茫大海上。

说来奇怪,同是海船,在触礁后船体破裂的情况下,外国船舶很快就进水沉没,唯独中国船舶虽也进水,但不多,仍能继续航行,驶抵口岸卸货后,加以修复,再仍能继续使用。

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